Тема лекции - «Механическая обработка молочного сырья»

Раздел лекции – Мембранная обработка молочного сырья

ПЛАН ЛЕКЦИИ 11

1. Методы мембранной обработки молочного сырья

2. Характеристика аппаратов для мембранной фильтрации

3. Характеристика полупроницаемых мембран.

4. Факторы влияющие на эффективность мембранной обработки

5. Другие методы мембранной обработки молочного сырья

1. Методы мембранной обработки молочного сырья

Мембранная обработка молочного сырья — это разделение или концентрирование растворов с помощью полупроницаемых мембран, осуществляемое на молекулярном и ионном уровнях.

Главными достоинствами мембранного разделения молочного

сырья являются:

- возможность направленного регулирования состава и свойств молочного сырья при производстве молочных продуктов;

- сохранением их нативного состояния молочного сырья в ходе технологической обработки;

- возможность на основе мембранной обработки создавать новые молочные продукты;

- оборудование мембранных методов наиболее экономично (меньше затрат электроэнергии, тепла) просты в эксплуатации, что поможет более эффективно решать проблему переработки белково-углеводного сырья;

Во всех методах мембранной обработки используют поперечную мембранную фильтрацию потока, при которой обрабатываемый раствор пропускается под давлением через мембрану. При этом часть компонентов раствора (концентрат) задерживается, а остальная часть в виде фильтрата (пермеат) удаляется. Мембраной (в зависимости от размера пор) задерживаются компоненты молочного сырья и бактерии, в фильтрате остаются в первую очередь растворитель (вода) и растворенные в ней низкомолекулярные вещества. От традиционной фильтрации (очистка молока от механических примесей) мембранная фильтрация отличается тем, что с ее помощью отделяются частицы размерами меньше 10 мкм.

В основном методы мембранной обработки основываются на так называемом – обратном осмосе.

В зависимости от характеристики частиц, которые необходимо сконцентрировать, применяют различные методы мембранного разделения:

обратный осмос (ОО) — для концентрации почти всех компонентов молока, молочной сыворотки и фильтрата, полученного после ультрафильтрации сыворотки;

нанофильтрация (НФ) — для частичного обессоливания (деминерализации) молочной сыворотки, а также фильтрата, полученного в результате ультрафильтрации молочной сыворотки;

ультрафилътрация (УФ) — для концентрации белков молока или молочной сыворотки, а также для нормализации по массовой доле белка при производстве сыров, йогуртов и некоторых других молочных продуктов с повышенной массовой долей СОМО:

микрофильтрация (МФ) — в основном для холодной стерилизации обезжиренного молока, молочной сыворотки и рассола, предназначенного для посолки сыров, а также для обезжиривания молочной сыворотки при производстве концентрата сывороточных белков методом ультрафильтрации.

В основном методы мембранной обработки основываются на так называемом – обратном осмосе.

При обычном осмотическом процессе – движущая сила молекул растворителя (Н₂О) из раствора с меньшей концентрации сухих веществ, движется в большую через полунепроницаемую перегородку (мембрану).

В процессе же обратного осмоса избыточное давление Р₂ компенсирует Р₁ (осмотическое давление)., а Δ Р₂ - Р₁ осуществляет переход растворителя из С=60% в С=10%. Это значит, что создаётся избыточное давление осмотическому со стороны раствора с большей концентрацией вещества в растворителе; следовательно растворитель (Н₂О) будет перемещаться через мембрану из раствора с большей концентрацией сухих веществ в раствор с меньшей концентрацией сухого вещества.

Характеристика методов мембранной обработки

Метод мембранной обработки	Диаметр пор мембран, мкм	Основные параметры процесса обработки		Концентрат	Пермеат
		давление, МПа	температура ºС
Обратный осмос	от 0,001 до 0,0001	3-6	20	всех компонентов	вода, ионы Na+,K+, Cl-
Нанофильтрация	0,01 до 0,001	2-4	50	молочный жир, мицеллы казеина, сывороточные белки, лактоза часть солей	ионы, частично минеральные соли
Ультрофильтрация	0,01 до 0,1	0,1-1,0	50-55	молочные белки и жиры, витамины, частично лактоза	ионы, минеральные соли, лактоза вода
Микрофильт рация	1,0-10		ниже 50-55	бактерии, молочный жир

Частным случаем ультрафильтрации является – диафильтрация при которой, полученный в результате ультрафильтрации белковый концентрат разбавляют деминерализованной водой и вновь подвергают ультрафильтрации до исходной массовой доли сухих веществ. В результате диафильтрации получают сывороточный белковый концентрат, который обладает эмульгирующими, пенообразующими и гелеобразующими свойствами, широко используется при производстве детских молочных продуктов